收缩管角度对车用催化转化器流动特性的影响

采用CFD软件对3种出口收缩管角度不同的催化转化器的速度场、压力场进行三维稳态流动数值模拟.结果表明,出口收缩管角度对催化转化器的气流分布有很大影响,对于入口扩张管和载体相同的催化转化器,出口收缩管角度越大,其内部气流分布越不均匀,压力损失也越大.     

车用催化转化器内气体的流动均匀性

使发动机的废气尽可能均匀地通过整个催化剂载体是催化转化器优化设计的主要目标之一。采用数值模拟的方法研究了车用催化转化器内气体的流动均匀性 ,把蜂窝载体当作连续的多孔介质进行处理 ,用当量连续法建立了载体的流体动力学模型 ,并用计算流体力学软件 STAR- CD对常见的圆形催化转化器进行稳态流动数值模拟 ,模拟结果与试验结果吻合良好。在此基础上 ,研究了催化转化器结构、空速以及载体阻力等对流动的影响。研究表明 :对扩张管的形状、结构进行优化设计是改善催化转化器内气体流动均匀性的一种切实可行的办法     

车用催化转化器封装结构对其内部流动的影响

采用计算流体力学的方法，针对一典型催化转化器，研究了催化转化器封装几何结构对其内部流动特性的影响，分析了催化器扩压器的扩压角、收缩管的收缩角和载体的安装位置对催化器流动特性的影响，为催化转化器的结构优化设计提供了必要的指导．     

汽车尾气催化转化器内流动均匀性对起燃特性的影响

为了优化汽车尾气催化转化器设计,研究其中流动均匀性与催化剂起燃特性的关系。建立了冷启动过程催化剂载体温度场变化的数学模型。使用计算流体力学软件分析流动均匀性对载体温度场和催化剂转化效率的影响。实验中,通过改变载体端面形状,改变催化器内流动均匀性,并在发动机实验台上测试流动均匀性对起燃特性和催化剂转化效率的影响。计算和实验结果都显示:提高催化器内流动均匀性将明显延缓催化剂的起燃过程,从而增加起燃过程中尾气中污染物的排放。     

催化器载体前端造型对其流动特性的影响

采用计算流体动力学(CFD)的方法,在一典型催化转化器结构的基础上,研究了催化转化器载体前端造型对其内部流动特性的影响.在保证载体体积不变的条件下,对催化器载体前端进行造型设计,并从流动分布均匀性和压力降的角度,计算比较了标准载体、球形端面载体和锥型端面载体的流动特性.认为对载体前端进行造型可以改善载体前端的入流条件,但要获得较好的流动特性,必须考虑在不同工作条件下载体前端造型结构与扩压器的匹配.     

催化转化器载体对流场及压力损失的影响

利用计算流体动力学(CFD)软件,建立了催化转化器流场的二维模型。对催化转化器的稳态流动进行了数值模拟．在此基础上对不同载体参数催化转化器的流动分布和压力损失进行数值计算,分析了载体长度、长径比和开口率等结构参数与催化转化器流场及压力损失的关系．数值计算表明：载体对气流的阻力能起到使之趋向于均匀分布的作用．     

氧化催化转化器对柴油机颗粒物排放特性的影响

以某高压共轨重型柴油机为样机,研究氧化催化转化器(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)对柴油机颗粒排放规律的影响.研究结果表明,各工况下,DOC后测点颗粒物质量浓度相对于前测点均有所下降,降幅随转速升高而减小,随着负荷的增大变化不大;外特性下,DOC对总颗粒、核态颗粒和聚集态颗粒的转化率均随着转速增加而波动下降,其平均转化率分别为21.5%,26.2%和15.4%;最大转矩转速1 400r·min-1负荷特性下,DOC对总颗粒、核态颗粒、聚集态颗粒的转化率均随着负荷的增大先下降再上升,其平均转化率为34.6%,38.8%和27.3%;DOC对核态颗粒物的转化率高于聚集态颗粒物,在粒径为9~12nm的范围内转化率达到最高,其他粒径范围内转化率大多介于20%~40%之间.     

催化转化器流场分布与压力损失的二维模拟

建立了催化转化器二维流动模型,用CFD软件对其进行了流动数值模拟计算,计算结果与测量值吻合良好。     

四斜叶桨搅拌槽内的流动特性

采用粒子图像测速技术(PIV),在直径为0.5m的平底搅拌槽内,对单层、双层平行布置和双层交错布置等三种条件下直径为0.2m的四斜叶桨(PBT)的流场进行测量,并利用标准k-ε模型对相应的流动特性进行计算流体动力学数值模拟。实验结果表明：三种流型下PBT叶片后方均存在单一的尾涡结构,其在径向方向的移动距离较轴向方向小。高湍流动能区与尾涡一起运动,实现能量自桨叶向搅拌槽内主体流动区的传递。模拟结果表明：标准k-ε模型对单层PBT搅拌槽内流场的预测与PIV实验吻合较好,而双层PBT的模拟结果与实验偏差较大,两层桨间径向速度被低估而轴向速度被高估是标准k-ε模型产生误差的主要原因,但是标准k-ε模型计算得到的功率准数与实验基本一致。     

掺混乙醇对汽油机排放和三效催化转化器性能的影响

基于发动机台架实验系统,研究了掺混(体积比)10%和30%乙醇对汽油机排放和催化转化器性能的影响。结果表明,掺混乙醇导致排气NOx,碳氢化合物(THC)和CO浓度降低,但乙醛和乙醇浓度增大。而且掺混量越高,这种作用越显著。负荷为9.3～44.4kW时,NOx,THC和CO排放浓度的最大降幅分别为6.5%,26%和19%,乙醛和乙醇的最大排放体积分数分别为97×10-6和64×10-6。以铂和铑为主要活性物质的三效催化转化器具有优异的乙醛净化效果,但净化乙醇效率较低。     

CO_2和水蒸气对稀燃NO_x催化转化器的影响

针对稀燃NOx催化转化器(LNT)在工作阶段CO_2和水蒸气的体积分数对稀燃汽油机经济性及排放性的重要影响,结合LNT工作过程对吸附过程进行了建模。LNT入口边界条件由试验数据测得,在缩核模型基础上通过建立LNT工作过程模型分别探究了CO_2、水蒸气以及二者同时存在时对LNT吸附过程的影响,通过分析BaO和Ba(OH)2的吸附机理研究了3种吸附载体BaO、Ba(OH)2及BaCO3在不同气体组分下的覆盖率变化。结果表明:CO_2会显著降低LNT对NO_x的吸附效率,且降低的效果与CO_2的体积分数基本无关;水蒸气在一定程度上会降低LNT工作过程的吸附效率,其影响比CO_2的影响小,且随着水蒸气体积分数的增大,LNT吸附效率降低更明显;CO_2和水蒸气同时存在时吸附效率介于单独CO_2条件和单独水蒸气条件二者之间。     

不同还原剂对稀燃NO_x催化转化器转化效率的影响

针对稀燃NOx催化转化器(LNT)在浓燃阶段的持续时间及NOx突释溢出影响稀燃汽油机经济性及排放性的重要因素,结合LNT工作的不同阶段对吸附及脱附过程进行了建模。以试验数据为LNT入口边界条件,以灰核模型为理论依据,分别探究了3种主要还原剂H2、CO和C3H6在浓燃阶段的还原效果,进一步分析了不同还原剂在LNT连续工作时的再生能力。结果表明:H2是很好的还原剂,CO次之,C3H6还原性最差;LNT循环工作时H2与CO可以使LNT完全再生、连续工作;烯燃、浓燃切换时NOx突释是影响CO还原效果的重要因素之一,增加水蒸气与CO的比例可以减少NOx突释,进而提升LNT的整体转化效率。     

催化剂负载量对三元催化转化器转化效率的影响

针对三元催化转化器的起燃特性,建立了转化器的数学模型,给出数值求解方法,模拟结果表明:以30 000 m2/m3为基准负载,催化剂均匀分布时,负载量增加2倍,转化率有所增加,但4倍基准负载与2倍基准负载的转化率变化不明显,在催化剂总量不变的情况下,沿轴向递增,转化率有所下降,沿轴向递减,起燃时间缩短,转化率增大.     

流道结构对塑料挤出流动影响数值分析

采用数值分析方法，利用有限元分析软件ANSYS，系统分析了塑料挤出口模的一些重要结构参数如分流角、压缩角和压缩比等对挤出流动的影响规律，得出了相应的压力场和速度场，指出压缩段是调节流动平衡的重要区段，应作为模具设计优化的主要对象。     

气力输送中不同物料的流动特性及倾斜管阻力特性

在输送压力高达3.0 MPa、差压1.2 MPa的实验台上,进行了不同粒径、不同种类物料的高压密相气力输送实验,研究了物料种类、物性和倾斜角度对倾斜管阻力特性的影响规律.通过剪切实验研究了实验物料的流动特性,并结合剪切实验与输送实验的结果研究物料的流动性和倾斜管阻力特性间的关联.结果表明:在相同粒径的条件下无烟煤的流动性比石油焦好;在相同表观气速下,倾斜管压降梯度随着质量流量的增大而增大;在相同的表观气速和质量流量下,平均粒径大的同种物料倾斜管压降梯度大于平均粒径小的物料;在相同输送条件下,相同粒径的石油焦颗粒倾斜管压降梯度低于无烟煤,流动性对倾斜管压降梯度的影响不显著;在0°~60°范围内、相同表观气速下,倾斜角越大,倾斜管压降梯度越大.     

强化管表面结构对竖管降膜流动特性的影响

为了研究强化管表面结构对竖管降膜流动特性的影响,搭建了竖管降膜流动冷态实验台,利用光谱共焦位移传感器和高速摄像仪对强化管和光管进行了对比研究。实验中,降膜流量通过调节高位水箱内静液柱高度H和布液器环隙间距Δd控制,使降膜雷诺数Re在0～4 500变化。测试结果表明:当02 000时,强化管的液膜厚度逐渐高于光管,且随着Re的增大,二者差值越趋增大;相对于光管,强化管润湿管壁的最小流量约为光管的1/3,明显小于光管,表明强化管有利于液膜的铺展;当降膜流动处于层流时,在入口段强化管与光管的降膜波动特性无明显差别,但光管较先进入充分发展区,随后波动强度逐渐小于强化管;当降膜流动呈湍流时,强化管的波动强度明显高于光管,当Re达到4 200时,在测试范围内强化管的平均波动强度较光管高出约8%,说明强化管的表面结构增强了液膜的扰动,更利于降膜蒸发过程传热传质。以上结论可为强化管用于竖管降膜蒸发器的研究提供有益参考。     

斜拉索管桥应变影响因素的试验分析

应力应变状态是管道在风险状态下受力的综合表现,关系到管道的力学安全。为确保管道安全运营,开展管道应力应变的研究。进行了斜拉索管桥的应变试验,详细研究了管道内流体流量、外加集中载荷和拉索断裂三种因素对斜拉索管桥的应变影响。实验结果表明:全流量和半流量状态下管道应变曲线很相似,四分之一流量和四分之三流量状态下管道应变曲线很相似。管道的应变随着集中载荷的增大而增大,在一定载荷内,管道的应变曲线成正弦波形且周期无明显变化。管桥的最大应变处位于距离作用点最近的拉索锚固点。在隔组破坏四组拉索后,斜拉索管桥并未发生严重变形,但是继续破坏拉索后,管道各个测点应变显著增大,斜拉索管桥发生严重变形。     

操作参数对催化裂解旋流反应器流动梯度场的影响

为揭示旋流反应器内生物质热解气与催化剂的混合流动状态,加速生物质热解气的催化裂解,利用本实验室自制的生物质催化裂解旋流反应器,采用k-ε模型与Eulerian双流体模型进行模拟分析,研究了入口气速和催化剂粒径对反应器内的固相体积分数、压力、速度的影响规律,并进行了实验验证。结果表明:速度变量下,轴向气相速度的改变对于反应器内的体积分数分布影响较小,而切向气相速度的影响较大。接触主反应区内,催化剂粒径为10μm左右时,混合程度最优;在反应分离耦合区内,颗粒粒径改变对分离效果无显著影响。4种催化剂粒径工况下,粒径10μm状态更有利于气固两相的分离;入口速度改变时,较大的切向入口速度可导致气体流量增大,有利于反应器内的气固流动,提升气固分离效果。     

DOC对柴油机排放特性影响的研究

在柴油发动机台架上,通过HT350动态测功机、AM4000等仪器测量了柴油机氧化催化转换器(DOC)前后2个固定转速5个工况点的排放特性,分析了DOC对HC,CO,NOx,PM等影响,并用DRI碳分析仪分析了PM的碳质组分.结果表明,DOC能大幅降低HC,CO的排放,DOC前后NOx总量变化不大;DOC对颗粒物数量浓度降幅为25%～40%,其中核膜态降幅为16%～36%;随负荷增加DOC对颗粒物总数量浓度、核模态数量浓度降幅逐渐减小,积聚模态降幅逐渐增加;DOC通过降低HC促进SOF氧化从而达到催化氧化有机碳OC,OC对占PM总降幅贡献率在67%以上,EC最高仅为9%.     

双条型磁极对连铸结晶器内钢液流动特性的影响

在可实现振动,水冷及拉坯的连铸模拟装置上,采用双条型磁极,分别用低熔点Ｐｂ－Ｓｎ－Ｂｉ合金和硅油模拟钢液和保护渣,对连铸结晶器内的液态金属的流动特性进行了实验研究。研究结果表明：双条型磁极的作用使连铸结晶器内的液态金属中产生了环形电流,能有效地抑制水口出流速度,消除和削弱水口出流对初生坯壳的冲刷,能够有效地抑制弯月面波动,但当磁场强度增大到一定程度时,磁场的作用效果增加不明显。